JP2004251149A

JP2004251149A - Fuel injection device

Info

Publication number: JP2004251149A
Application number: JP2003040057A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kakehi; 達也筧
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device capable of maintaining good responsiveness of fuel injection control and enhancing pressure reducing performance. <P>SOLUTION: In this fuel injection device, by turning off a discharge switch with a drive switch on and turning on/off a constant current switch, concurrently with start of pressure reducing control, current is supplied gently and delay time to intermittently discharge high-pressure fuel inside pressure accumulating piping into a low-pressure side of a fuel system is extended. Due to this, fuel pressure can be greatly reduced by performing pressure reducing operation once. By intermittently repeating this pressure reducing control, time required for reducing the fuel pressure to a predetermined level can be shortened, on the whole of the pressure reducing control. As a result, this device can cope with even a case requiring rapid pressure reduction. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、必要に応じてインジェクタ駆動時における燃料リークを利用した減圧制御を行う燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コモンレール式ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置では、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力で噴射するために燃料圧の制御が行われている。
そして特に、燃料圧の制御において、例えば急減速時等の特定の運転状態において、フューエルカット等によりインジェクタの開弁動作が行われない場合でも、すみやかに燃料圧を制御目標圧に追従できるように、インジェクタ駆動時における燃料リークを利用した減圧制御手法が提案されていた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、図１１（ａ）に示すように、この燃料噴射装置では、蓄圧配管（コモンレール）Ｍ１内の燃料圧が制御目標圧より大きい場合、制御弁駆動手段Ｍ４が燃料噴射弁Ｍ３における燃料噴射の開始に至る遅延時間未満の時間幅でインジェクタの制御弁Ｍ２を駆動して、蓄圧配管Ｍ１内の高圧燃料を燃料系の低圧側に断続的に排出する。つまり、蓄圧配管Ｍ１内の燃料の一部を燃料系の低圧側に導入することで、蓄圧配管Ｍ１内の燃料圧を低減させる。その結果、燃料圧は制御目標圧近傍に速やかに低減され、当該制御目標圧に追従することができるのである。つまり、同図（ｂ）に示すように、インジェクタに通電を開始してから燃料噴射開始に至るまでの遅延時間を利用して、蓄圧配管内の燃料を燃料系の低圧側へ断続的に排出することにより蓄圧配管の圧力を低減する手法である。
【０００４】
この減圧制御時の駆動回路側の動作とそれによるインジェクタ側の動作の関係を表すと、図１２のようになる。
すなわち、駆動回路には、電源からの電力を受けて制御弁を駆動するアクチュエータを動作させるために、このアクチュエータに電流を供給するために電荷を蓄えるコンデンサと、電源からの供給電力によりコンデンサを所定の高電圧になるまで安定して電圧チャージするために所定周期でオン・オフされるチャージスイッチと、アクチュエータへの供給電流を通電又は遮断するためにオン・オフされる駆動スイッチと、コンデンサを放電させてアクチュエータにその放電電流を供給するためにオンされる放電スイッチと、放電スイッチがオフされた状態で、電源からの供給電流を所定の周期で通電又は遮断し、アクチュエータへの供給電流を所定以上に保持するためにオン・オフされる定電流スイッチとが備えられ、これらのスイッチをオン・オフ制御することにより、減圧制御を行っている。
【０００５】
そして、同図に示すように、減圧制御を開始する前に、同図（ｃ）に示すように、チャージスイッチをオン・オフ動作させてコンデンサにチャージ電圧を蓄え、同図（ａ），（ｂ）に示すように、減圧制御開始により駆動スイッチをオンすると共に、放電スイッチをオンにする。これによりインジェクタへの供給電流（インジェクタ電流）が流れる。そして、一定時間経過すると放電スイッチがオフされ、その後は定電流スイッチのオン・オフによりインジェクタにほぼ一定の電流供給が保持される（同図（ｅ））。一方、同図（ｄ）に示すように、この放電によりコンデンサの電圧が下がっているため、その後は再びチャージスイッチをオン・オフ動作させてコンデンサにチャージ電圧を蓄える（同図（ｃ））。
【０００６】
そして、所定時間Ｔ１１が経過すると、駆動スイッチがオフされインジェクタへの電流供給が停止される（同図（ａ））。この所定時間Ｔ１１が、インジェクタが燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間Ｔ１２未満の時間幅であるため、燃料噴射は行われず、制御弁が蓄圧配管Ｍ１内の燃料の一部を燃料系の低圧側に導入する燃料リークのためだけに開弁状態とされる。それにより、燃料噴射を行うことなく蓄圧配管Ｍ１内の燃料を低圧側へリークさせている（同図（ｆ），（ｇ））。
【０００７】
以上のような開弁制御を断続的に繰り返すことにより、蓄圧配管Ｍ１の燃料圧を積極的に下げ、全体として迅速な減圧制御を実現しているのである。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２６３６３９４号公報（第２頁，図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においては、微小噴射等の細かな制御へのニーズが高まっており、燃料噴射装置としてより高い応答性能が要求されている。そして、インジェクタ側の改良及びその駆動回路側の改良により応答性を向上させ、通電を開始してから燃料噴射開始に至るまでの遅延時間がより短くなるようにされている。
【００１０】
このため、上述した特許文献１に記載された燃料噴射装置のように、その燃料噴射に至るまでの遅延時間を利用して減圧性能を高める技術とは相反する現象が生じている。つまり、応答性能を向上させることにより、これに相反して減圧性能が低下するといった問題が生じているのである。
【００１１】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、燃料噴射制御における燃料噴射制御の応答性能を良好に保持しつつ、減圧性能をも高めることができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、請求項１記載の燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄える蓄圧配管と、蓄圧配管からの高圧燃料の作動室への導入，又は燃料系の低圧側への排出を切り換える制御弁を有し、高圧燃料の作動室への導入によりノズルニードルに閉弁方向の力を、高圧燃料の燃料系の低圧側への排出により開弁方向の力を受けるインジェクタと、制御弁を駆動するアクチュエータと、電源からの電力を受けてアクチュエータを駆動させるための電流を供給制御する電流供給手段とを備える。
【００１３】
そして、蓄圧配管に燃料ポンプから燃料を供給して蓄圧配管内の燃料圧を制御すると共に、上記供給電流による制御弁の駆動時間によりその開弁時間を制御して、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力で噴射する燃料噴射制御を行う一方、蓄圧配管内の燃料圧が制御目標圧より大きい場合、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間未満の時間幅で制御弁を駆動して、蓄圧配管内の高圧燃料を燃料系の低圧側に断続的に排出させる減圧制御を行うものである。
【００１４】
そして特に、電流供給手段が、減圧制御において、燃料噴射制御の場合よりも電流を緩やかに供給して、制御弁の開弁速度を低下させることにより、上記遅延時間が長くなるようにする。尚、ここでいう「緩やかに供給」とは、燃料噴射制御の場合のように、応答性を良くするために噴射制御開始の際に特に立ち上がりの大きな電流を与えるといったことを行わず、供給電流を緩やかに立ち上げ、所定の電流レベルでの供給を継続することを意味する。
【００１５】
かかる構成によれば、その緩やかな電流供給により、減圧制御の際の制御弁の動作速度が燃料噴射制御の場合よりも遅くなるため、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間を長くすることができる。このため、その間多くの高圧燃料を蓄圧配管から排出することができ、蓄圧配管内の燃料圧を速やかに低減させることができる。この結果、制御目標圧が急激に変化したとしても、速やかに燃料圧を低減してそれに迅速に対応することができる。
【００１６】
換言すれば、近年の燃料噴射制御の応答性の向上とは相反するように、減圧制御の応答性を意図的に燃料噴射制御とは独立して低下させることにより、その減圧性能を確保することができる。つまり、燃料噴射制御における燃料噴射制御の応答性能を良好に保持しつつ減圧性能をも高め、円滑な減圧制御を実現することができるのである。
【００１７】
上記電流供給手段の具体的構成としては、請求項２に記載のように、アクチュエータに電流を供給するために電荷を蓄えるコンデンサと、電源からの供給電力によりコンデンサを所定の高電圧になるまで電圧チャージするためにオン・オフされるチャージスイッチと、アクチュエータへの供給電流を通電又は遮断するためにオン・オフされる駆動スイッチと、コンデンサを放電させてアクチュエータにその放電電流を供給するためにオンされる放電スイッチと、放電スイッチがオフされた状態で、電源からの供給電流を所定の周期で通電又は遮断し、アクチュエータへの供給電流を予め定める所定レベルに保持するためにオン・オフされる定電流スイッチと、各スイッチをオン・オフ制御するスイッチ制御手段とを備えたものが考えられる。
【００１８】
そして、上記スイッチ制御手段が、減圧制御において、駆動スイッチをオンにした状態で、放電スイッチ及び定電流スイッチをオン・オフ制御することにより、電流を緩やかに供給しつつ、その遅延時間を長くする。
すなわち、かかる構成では、電流を緩やかに供給することで制御弁の動作を遅延させ、駆動スイッチのオン時間ひいては制御弁の駆動時間を長くしている。もちろん、制御弁の駆動は燃料噴射までに停止されるため、その間に燃料噴射が開始されることはない。つまり、このようにして燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間が長くなるため、蓄圧配管内の高圧燃料を燃料系の低圧側に長く（つまり多く）排出させることができ、一回の減圧制御により大きく減圧させることができる。その結果、この減圧制御を断続的に繰り返すことで全体として迅速な減圧制御が行われ、その減圧性能が向上する。
【００１９】
より具体的には、例えば請求項３に記載のように、上記スイッチ制御手段が、減圧制御開始と同時に、放電スイッチをオフ状態にする一方、定電流スイッチをオン・オフすることにより、電流を緩やかに供給しつつ、上記遅延時間を長くするようにしてもよい。尚、ここでいう「放電スイッチのオフ状態」は減圧制御開始時点でオフにする場合と、それ以前からオフにする場合の双方を含み得る。
【００２０】
かかる構成では、減圧制御時において放電スイッチがオフ状態にあるため、コンデンサの放電による電流供給がなく、定電流スイッチの動作により、電流が所定の電流値まで緩やかに供給され、その後所定時間その電流レベルが保持される。それにより、上述した効果を発揮することができる。
【００２１】
また、請求項４に記載のように、上記スイッチ制御手段が、減圧制御開始前にチャージスイッチをオン・オフ制御して、コンデンサのチャージ電圧が燃料噴射制御の場合よりも小さくなるようにすることにより、減圧制御時に放電スイッチのオンにより放電される電流を小さくすることで供給電流を緩やかに立ち上げ、それにより、上記遅延時間を長くするようにしてもよい。かかる構成により、上述した効果を発揮することができる。
【００２２】
また、請求項５に記載のように、上記スイッチ制御手段が、減圧制御開始前にチャージスイッチをオン・オフ制御して、コンデンサを蓄電する一方、減圧制御時に放電スイッチのオン状態を燃料噴射制御の場合よりも短くなるように制御することにより放電される電流を小さくすることで、電流を緩やかに供給しつつ、上記遅延時間を長くするようにしてもよい。かかる構成により、上述した効果を発揮することができる。
【００２３】
或いは、請求項６に記載のように、上記スイッチ制御手段が、減圧制御開始前にチャージスイッチをオフ状態にしてコンデンサの蓄電を停止する一方、減圧制御開始と同時に定電流スイッチをオン・オフすることにより、電流を緩やかに供給しつつ、遅延時間を長くするようにしてもよい。尚、その際には、放電スイッチを形式的にオンにしても、オフのままにしてもどちらでもよい（放電されないため、関係ない）。かかる構成により、上述した効果を発揮することができる。
【００２４】
尚、上述した燃料噴射装置のスイッチ制御手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えられる（請求項７）。このようなプログラムの場合、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードディスク等の記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。その他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭを記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステムに組み込んで使用してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を明確にするため、本発明の好適な実施例を図面と共に説明する。
［第１実施例］
本実施例は、本発明の燃料噴射装置を、多気筒ディーゼル機関の燃料噴射装置として構成したものであり、図１はその燃料噴射装置を１気筒分のインジェクタ及び配管系を中心に示す概略構成図である。
【００２６】
同図に示すように、インジェクタ１の弁ケーイング２内には、弁体摺動孔３及び燃料溜り室５が形成され、先端には上記燃料溜り室５に連通するノズル孔７が形成されている。上記弁体摺動孔３には、ノズルニードル９の大径部１１が摺動自在に嵌合されている。このノズルニードル９の大径部１１の上部には、連結部１３、下部に小径部１５及び弁体部１７が一体形成され、この弁体部１７によりノズル孔７が開閉される。
【００２７】
上記ノズルニードル９の連結部１３の先端には、フランジ１９、ピストンピン２１及びピストン２３が一体的に連結されている。上記フランジ１９とハウジング２５との間には、ばね２７が架設され、ノズルニードル９に対して開弁方向にばね力を付勢している。
【００２８】
上記ピストン２３は、シリンダ２９内に摺動自在に嵌合され、シリンダ２９とともに作動室３１を形成している。作動室３１の上部に設けた高圧燃料の流出入口３３には、オリフィス３５を有するプレート弁３７が当接され、ピストン２３の上端面で支持されたばね体３９の付勢力により押圧されている。
【００２９】
この燃料噴射装置の燃料供給構成としては、燃料タンク４１から流路４３を介して燃料を汲み上げる燃料ポンプ４５と、燃料ポンプ４５から流路４７を通じて供給した燃料を畜圧して各インジェクタ１に供給する蓄圧配管（コモンレール）４９と、この蓄圧配管４９からの燃料の供給方向を切り替え、インジェクタ１を開閉制御する三方電磁弁５１とを備えており、また、燃料溜り室５に燃料を供給する経路としての流路５３、蓄圧配管４９と三方電磁弁５１との流路５５、三方電磁弁５１と燃料タンク４１との流路５７が設けられている。
【００３０】
三方電磁弁５１には、図２（ａ）に示すように、弁本体６１内の摺動孔６３に摺動可動に嵌合された第１弁体６５が設けられている。この第１弁体６５は、スプリング６７の付勢力により、第１弁座６９に着座するようになされている。また、ソレノイド７１（アクチュエータ）を励磁することにより第１弁体６５が摺動して第１弁座６９から離問するようになされている。更に、摺動孔６３に連通した高圧燃料が供給される供給孔７３が穿設されており、また摺動孔６３と燃料タンク４１とを連通する排出孔７５、及び第１弁座６９を介してインジェクタ１の作動室の流出入口３３とを連通する第１接続孔７７が形成されている。一方、第１弁体６５内に形成された摺動孔７９には、第２弁体８１が摺動可能に嵌合されており、第２弁体８１が着座する第２弁座８３が圧力室８５に形成されている。また、第１弁体６５には圧力室８５と供給孔７３とを連通する連通孔８７が穿設されており、第２弁座８３を介して圧力室８５に連通した第２接続孔８９が形成されている。
【００３１】
この三方電磁弁５１の作動は、同図（ａ）に示すように、ソレノイド７１が励磁されていないときにはスプリング６７の付勢力により第１弁体６５は、第１弁座６９に着座して、第１接続孔７７と排出孔７５とを遮断している。また、供給孔７３、連通孔８７を介して圧力室８５に供給される高圧燃料の圧力による作用力により、第２弁体８１は、第２弁座８３から離問されて、規制部９１に突き当たるまで移動される。これにより、供給孔７３が、連通孔８７、圧力室８５、第２接続孔８９を介して第１接続孔７７と連通されて、インジェクタ１の作動室に高圧燃料が供給され、燃料噴射が停止される。
【００３２】
また、同図（ｂ）に示すように、ソレノイド７１が励磁されると、このソレノイド７１はスプリング６７の付勢力に抗して第１弁体６５を引き上げ、第１弁体６５を第１弁座６９から離問する。第１弁体６５が移動して、第２弁体８１が第２弁座８３に着座する。これにより、供給孔７３は遮断され、接続孔７７と排出孔７５とが連通されて、図１に示すインジェクタ１の作動室３１から燃料が排出される。この結果、インジェクタ１に流路５３を介して供給される高圧燃料によりノズルニードル９が開弁方向に移動されて、燃料噴射が実行される。即ち、ノズルニードル９は、燃料溜り室５内の燃料の圧力により生じる開弁方向の力が、作動室３１内の燃料の圧力に生じる閉弁方向の力とばね２７等による付勢力との総和を上回った時、開弁方向に移動するのである。
【００３３】
本実施例では、オリフィス３５により燃料の移動は制限されているので、通常の燃料噴射制御を実行するときには、三方電磁弁５１を切り替えてから開弁方向への力が閉弁方向への力を上回ってノズルニードル９が上方に移動を開始するまでの遅延時間（Ｔ２）を要する。また、その後のノズルニードル９の移動速度も、図１に示すインジェクタ１の作動室３１からの燃料の移動の速さに依存している。
【００３４】
次に、この燃料噴射装置の蓄圧配管４９と燃料系の低圧側を連通又は遮断する流路を説明する。この三方電磁弁５１は、上述したようにソレノイド７１の励磁に応じて、図２（ａ）及び（ｂ）の２位置に切り替えられる。この際、同図（ｃ）に示すように、蓄圧配管側の供給孔７３が、連通孔８７と第２接続孔８９及び第１接続孔７７を介して、有意の時間、燃料系の低圧側である燃料タンク４１側の排出孔７５と連通する。そして、この有意の時間において、蓄圧配管４９内の燃料が燃料タンク４１に排出され、燃料圧が低減される。
【００３５】
以上のように、本実施例の燃料噴射装置は、インジェクタ１及び燃料供給機構の制御機構として、燃料ポンプ４５のためのポンプ制御装置９５と、蓄圧配管４９に設けられ、畜圧した燃料の圧力を検出するための圧力センサ９７と、スイッチ制御手段としての電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）９９とを備える。
【００３６】
ＥＣＵ９９は、図３に示すように、周知のＣＰＵ１０１，ＲＯＭ１０３，ＲＡＭ１０５等により論理演算回路として構成され、圧力センサ９７の出力や、アクセル操作量検出センサ１０７、クランク軸回転位置検出センサ１０９、クランク軸回転速度検出センサ１１１等の出力を入力する入力ポート１１３及び三方電磁弁５１、ポンプ制御装置９５等に制御信号を出力する出力ポート１１５を備える。このＥＣＵ９９は、所定のプログラムに従って、各センサの出力からインジェクタ１の開弁時間や燃料の制御目標圧を演算し、これら演算結果に基づいて三方電磁弁５１及びポンプ制御装置９５等の制御を行うことによって、好適な燃料噴射量制御を実現する。
【００３７】
次に、インジェクタ１を駆動するために、ＥＣＵ９９内に設けられた駆動回路について、図４の概略図に基づいて説明する。
同図に示すように、この駆動回路には、電源からの電力を受けて三方電磁弁５１（制御弁）を駆動するソレノイド７１（アクチュエータ）を動作させるために、このソレノイド７１に電流を供給するための電荷を蓄えるコンデンサ２０１と、電源（＋Ｂ）からの供給電力によりコンデンサ２０１を所定の高電圧になるまで電圧チャージするためにオン・オフされるチャージスイッチ２０３と、ソレノイド７１への供給電流を通電又は遮断するためにオン・オフされる駆動スイッチ２０５と、コンデンサ２０１を放電させてソレノイド７１にその放電電流を供給するためにオンされる放電スイッチ２０７と、放電スイッチ２０７がオフされた状態で、電源（＋Ｂ）からの供給電流を所定の周期で通電・遮断し、ソレノイド７１への供給電流をほぼ一定に保持するためにオン・オフされる定電流スイッチ２０８とが備えられ、これらのスイッチをオン・オフ制御することにより、インジェクタ１の駆動制御を行っている。
【００３８】
すなわち、電源（＋Ｂ）から供給される電流は、ダイオード２０６によりその逆流を防止しつつコンデンサ２０１に蓄えられる。その際、電圧モニタ２０２により蓄電圧をモニタしつつ、発振回路２０４（ＩＣ等）によりチャージスイッチ２０３をオン・オフ制御しながら、所定のチャージ電圧になるようにされている。
【００３９】
そして、駆動スイッチ２０５がオンされた状態で放電スイッチ２０７がオンされると、コンデンサ２０１からの放電電流がインジェクタ１のソレノイド７１に供給される。その後、その供給電流を所定レベルに保持するために、所定期間定電流スイッチ２０８がオン・オフ制御され、電源から安定した電流を供給する。
【００４０】
次に、このようにして構成された本実施例の燃料噴射装置による燃料噴射制御（特に減圧制御を伴わない通常制御）について、図５のタイミングチャートに基づいて説明する。
まず、燃料噴射制御を開始する前に、上述のようにチャージスイッチ２０３をオン・オフ動作させてコンデンサ２０１にチャージ電圧を蓄えておく。そして、ＥＣＵ９９からの指令に基づく燃料噴射制御開始により、駆動スイッチ２０５をオンすると共に放電スイッチ２０７をオンにする（同図（ａ），（ｂ））。これによりインジェクタ１（ソレノイド７１）への通電が行われる。そして一定時間経過すると放電スイッチ２０７がオフされ、その後は定電流スイッチ２０８のオン・オフによりインジェクタ１にほぼ一定の電流供給が保持される（同図（ｃ）。
【００４１】
そして、所定の遅延時間Ｔ２が経過すると燃料噴射が開始される（同図（ｄ））。そして、所定の燃料噴射が行われた後、駆動スイッチ２０５がオフされてインジェクタ電流の通電が停止され、燃料噴射が停止する。この駆動スイッチ２０５がオンされてから燃料噴射が開始されるまでの有意の時間に、蓄圧配管４９内の燃料が燃料タンク４１にリークするため、燃料圧は所定量低減する（同図（ｅ））。
【００４２】
次に、本実施例の燃料噴射装置による燃料圧の減圧制御方法について、図６のタイミングチャートに基づいて説明する。尚、同図には、従来の減圧制御との違いを分かりやすくするために、図１２の従来の減圧制御を点線にて併記している。
【００４３】
図６に示すように、減圧制御が開始されると、駆動スイッチ２０５をオンすると共に、定電流スイッチ２０８を所定周期でオンすることにより、インジェクタ１（ソレノイド７１）に上記一定レベルの電流を供給する。すなわち、同図（ｂ）に示すように、本実施例ではコンデンサ２０１の放電による電流供給は行われない。
【００４４】
このため、同図（ｅ）に示すように、インジェクタ電流は緩やかに立ち上がり、そのため、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間Ｔ２１が従来の遅延時間Ｔ２よりも長くなる。この結果、蓄圧配管４９内の燃料の一部を燃料系の低圧側にリークさせる図２（ｃ）の開弁状態が長くなり、図６（ｇ）に示すように、従来よりも燃料リーク量が多くなる。その結果、一回の減圧制御において従来よりも蓄圧配管４９の燃料圧を大きく低減することができ、燃料噴射装置としての減圧性能を向上させることができる。
【００４５】
尚、図６（ｃ）においては、次回の燃料噴射制御のために、減圧制御前にチャージスイッチ２０３をオン・オフ動作させてコンデンサ２０１にチャージ電圧を蓄えている。しかし、このチャージ処理は、燃料噴射制御前に行われればよく、必ずしも同図のタイミングにて行う必要はない。
【００４６】
以上のように、本実施例の燃料噴射装置の減圧制御によれば、一回の減圧動作で燃料圧を大きく減圧することができる。そして、その減圧制御の断続的な繰り返しにより、減圧制御全体として所定の燃料圧まで減圧するのにかかる時間を短くすることができる。その結果、急激な減圧を要するような場合でもそれに対応することができる。
【００４７】
例えば、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、時刻ｔ１にアクセル操作量が１００［％］から０［％］になり、燃料の制御目標圧Ｐｂ（破線）が大きく下降した場合を想定する。この場合、本実施例では、同図（ｃ）に実線で示すように、減圧制御一回あたりの三方電磁弁５１の動作速度が従来よりも遅延し、三方電磁弁５１の切り換えタイミングが従来（点線）よりも長くなる。その結果、蓄圧配管４９内の高圧燃料を燃料系の低圧側に排出させる時間が長くなり、同図（ａ）に実線で示すように、燃料圧Ｐａが従来（点線）よりも速やかに低下する。特に、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔ１でアクセルを離してから再度時刻ｔ２でアクセルを踏み込んだような場合、その時刻ｔ１と時刻ｔ２の時間間隔が同図よりもさらに短くなるような場合でも、本実施例の減圧制御によりこれに迅速に対応することができる。
【００４８】
本実施例の減圧制御によれば一回の減圧動作で大きく減圧できるため、減圧制御全体として従来よりも迅速な制御を実現できる。
［第２実施例］
本実施例は、燃料噴射装置による燃料圧の減圧制御において、コンデンサ２０１のチャージ電圧を低く設定して、燃料噴射までの遅延時間を長くするものである。図８は、本実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。尚、同図にも、従来の減圧制御との違いを分かりやすくするために、図１２の従来の減圧制御を点線にて併記している。尚、本実施例にかかる燃料噴射装置の構成及び燃料噴射の際の動作等については上記第１実施例のものと同様であるため、その説明については省略する。
【００４９】
図８に示すように、まず、減圧制御を開始する前に、チャージスイッチ２０３をオン・オフ動作させてコンデンサ２０１にチャージ電圧を蓄えておく（同図ｃ）。
このとき、チャージ電圧は噴射制御の際のチャージ量（つまり、従来のチャージ量）よりも所定量小さくなるようにする。従って、同図（ｄ）に示すように、コンデンサ２０１の蓄電圧は従来の場合よりも小さな値となる。
【００５０】
そして、ＥＣＵ９９からの指令に基づく減圧制御開始により、駆動スイッチ２０５をオンすると共に放電スイッチ２０７をオンにする（同図（ａ），（ｂ））。そして一定時間経過すると放電スイッチ２０７がオフされ、その後は定電流スイッチ２０８のオン・オフによりインジェクタ１にほぼ一定の電流供給が保持される（同図（ｃ）。これによりインジェクタ１（ソレノイド７１）への通電が行われる。
【００５１】
このように、減圧制御に際して行うコンデンサ２０１の蓄電圧を小さくすることにより、結果的に放電電流が少なくなるため、同図（ｅ）に示すように、インジェクタ電流は緩やかに立ち上がり、その結果、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間Ｔ２２が従来の遅延時間Ｔ２よりも長くなる。この結果、制御弁を駆動させるのに従来よりも時間がかかり、蓄圧配管４９内の燃料の一部を燃料系の低圧側にリークさせる図２（ｃ）の開弁状態が長くなり、図８（ｇ）に示すように、従来よりも燃料リーク量が多くなる。その結果、一回の減圧制御において従来よりも蓄圧配管４９の燃料圧を大きく低減することができ、燃料噴射装置としての減圧性能を向上させることができる。
【００５２】
以上のように、本実施例の燃料噴射装置の減圧制御によっても、一回の減圧動作で燃料圧を大きく減圧することができる。そして、その減圧制御の断続的な繰り返しにより、減圧制御全体として所定の燃料圧まで減圧するのにかかる時間を短くすることができる。その結果、急激な減圧を要するような場合でもそれに対応することができる。
［第３実施例］
本実施例は、燃料噴射装置による燃料圧の減圧制御において、コンデンサ２０１の放電時間を短くして、燃料噴射までの遅延時間を長くするものである。図９は、本実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。尚、同図にも、従来の減圧制御との違いを分かりやすくするために、図１２の従来の減圧制御を点線にて併記している。尚、本実施例にかかる燃料噴射装置の構成及び燃料噴射の際の動作等については上記第１実施例のものと同様であるため、その説明については省略する。
【００５３】
図９に示すように、まず、減圧制御を開始する前に、従来の場合と同様にチャージスイッチ２０３をオン・オフ動作させてコンデンサ２０１にチャージ電圧を蓄えておく（同図ｃ）。
そして、ＥＣＵ９９からの指令に基づく減圧制御開始により、駆動スイッチ２０５をオンすると共に放電スイッチ２０７をオンにする（同図（ａ），（ｂ））。
【００５４】
そして、燃料噴射制御の場合（従来の場合）よりも短い一定時間が経過すると放電スイッチ２０７をオフして、その後は定電流スイッチ２０８のオン・オフによりインジェクタ１にほぼ一定の電流供給が保持される（同図（ｅ））。これによりインジェクタ１（ソレノイド７１）への通電が行われる。
【００５５】
このように、駆動スイッチ２０５をオンした後に放電スイッチ２０７をオンする時間を短くしたため、同図（ｅ）に示すように、インジェクタ電流は緩やかに立ち上がり、その結果、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間Ｔ２３が従来の遅延時間Ｔ２よりも長くなる。この結果、制御弁を駆動させるのに従来よりも時間がかかり、蓄圧配管４９内の燃料の一部を燃料系の低圧側にリークさせる図２（ｃ）の開弁状態が長くなり、図９（ｇ）に示すように、従来よりも燃料リーク量が多くなる。その結果、一回の減圧制御において従来よりも蓄圧配管４９の燃料圧を大きく低減することができ、燃料噴射装置としての減圧性能を向上させることができる。
【００５６】
以上のように、本実施例の燃料噴射装置の減圧制御によっても、一回の減圧動作で燃料圧を大きく減圧することができる。そして、その減圧制御の断続的な繰り返しにより、減圧制御全体として所定の燃料圧まで減圧するのにかかる時間を短くすることができる。その結果、急激な減圧を要するような場合でもそれに対応した円滑な減圧制御を実現することができる。
［第４実施例］
本実施例は、燃料噴射装置による燃料圧の減圧制御において、コンデンサ２０１のチャージ処理をなくすことにより、燃料噴射までの遅延時間を長くするものである。図１０は、本実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。尚、同図にも、従来の減圧制御との違いを分かりやすくするために、図１２の従来の減圧制御を点線にて併記している。尚、本実施例にかかる燃料噴射装置の構成及び燃料噴射の際の動作等については上記第１実施例のものと同様であるため、その説明については省略する。
【００５７】
図１０に示すように、本実施例では、減圧制御を開始する前にチャージスイッチ２０３をオン・オフ動作によるコンデンサ２０１への蓄電は行わない（同図ｃ）。
そして、ＥＣＵ９９からの指令に基づく減圧制御開始により、駆動スイッチ２０５をオンすると共に、放電スイッチ２０７及び定電流スイッチ２０８をオンにする（同図（ａ），（ｂ））。そして、この定電流スイッチ２０８のオンにより、インジェクタ電流が所定値に達すると、定電流スイッチ２０８のオン・オフによりインジェクタ１にほぼ一定の電流供給が保持される（同図（ｅ））。これによりインジェクタ１（ソレノイド７１）への通電が行われる。
【００５８】
このように、減圧制御に際してコンデンサ２０１への蓄電を行わず、定電流スイッチ２０８のみによりインジェクタ電流を供給するようにしたため、同図（ｅ）に示すように、インジェクタ電流は緩やかに立ち上がり、その結果、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間Ｔ２４が従来の遅延時間Ｔ２よりも長くなる。この結果、制御弁を駆動させるのに従来よりも時間がかかり、蓄圧配管４９内の燃料の一部を燃料系の低圧側にリークさせる図２（ｃ）の開弁状態が長くなり、図１０（ｇ）に示すように、従来よりも燃料リーク量が多くなる。その結果、一回の減圧制御において従来よりも蓄圧配管４９の燃料圧を大きく低減することができ、燃料噴射装置としての減圧性能を向上させることができる。
【００５９】
以上のように、本実施例の燃料噴射装置の減圧制御によっても、一回の減圧動作で燃料圧を大きく減圧することができる。そして、その減圧制御の断続的な繰り返しにより、減圧制御全体として所定の燃料圧まで減圧するのにかかる時間を短くすることができる。その結果、急激な減圧を要するような場合でもそれに対応することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかる燃料噴射装置の概略構成を表すブロック図である。
【図２】第１実施例の燃料噴射装置の動作を表す説明図である。
【図３】第１実施例の燃料噴射装置を制御する制御装置の概略構成を表すブロック図である。
【図４】第１実施例の制御回路の概略構成を表す説明図である。
【図５】第１実施例の燃料噴射制御を表すタイミングチャートである。
【図６】第１実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。
【図７】第１実施例の効果を表す説明図である。
【図８】第２実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。
【図９】第３実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。
【図１０】第４実施例の減圧制御を表すタイミングチャートである。
【図１１】従来の燃料噴射装置の構成及び動作を表す説明図である。
【図１２】従来の減圧制御を表すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１・・・インジェクタ、９・・・ノズルニードル、３１・・・作動室、
４１・・・燃料タンク、４５・・・燃料ポンプ、４９・・・蓄圧配管、
５１・・・三方電磁弁、７１・・・ソレノイド、２０１・・・コンデンサ、
２０３・・・チャージスイッチ、２０５・・・駆動スイッチ、
２０７・・・放電スイッチ、２０８・・・定電流スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device that performs pressure reduction control using a fuel leak when an injector is driven as necessary.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a fuel injection device for a common rail type diesel engine, fuel pressure is controlled to inject fuel at a pressure corresponding to a load of an internal combustion engine.
In particular, in the control of the fuel pressure, for example, in a specific operation state such as a sudden deceleration, even when the valve opening operation of the injector is not performed due to the fuel cut or the like, the fuel pressure can quickly follow the control target pressure. In addition, a pressure reduction control method using a fuel leak at the time of driving an injector has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
That is, as shown in FIG. 11A, in this fuel injection device, when the fuel pressure in the pressure accumulation pipe (common rail) M1 is higher than the control target pressure, the control valve driving means M4 controls the fuel injection of the fuel injection valve M3. The control valve M2 of the injector is driven within a time width shorter than the delay time to start, and the high-pressure fuel in the pressure accumulation pipe M1 is intermittently discharged to the low-pressure side of the fuel system. That is, the fuel pressure in the pressure accumulation pipe M1 is reduced by introducing a part of the fuel in the pressure accumulation pipe M1 to the low pressure side of the fuel system. As a result, the fuel pressure is quickly reduced to near the control target pressure, and can follow the control target pressure. That is, as shown in FIG. 3B, the fuel in the pressure accumulating pipe is intermittently discharged to the low pressure side of the fuel system using the delay time from the start of energization of the injector to the start of fuel injection. This is a technique for reducing the pressure of the pressure accumulation pipe.
[0004]
FIG. 12 shows the relationship between the operation on the drive circuit side and the operation on the injector side during this pressure reduction control.
That is, in order to operate the actuator that drives the control valve by receiving the power from the power supply, the drive circuit includes a capacitor that stores electric charges to supply a current to the actuator, and a capacitor that is supplied with the power supplied from the power supply. A charge switch that is turned on and off in a predetermined cycle to stably charge the voltage until the voltage becomes high, a drive switch that is turned on and off to supply or cut off the current supplied to the actuator, and discharges the capacitor A discharge switch that is turned on to supply the discharge current to the actuator, and a supply current from a power supply is supplied or cut off at a predetermined cycle while the discharge switch is turned off, and the supply current to the actuator is controlled by a predetermined amount. A constant current switch that is turned on and off to maintain the above is provided, and these switches are turned off. - by turning off control is performed under reduced pressure control.
[0005]
Then, as shown in the figure, before the pressure reduction control is started, the charge switch is turned on / off to store the charge voltage in the capacitor, as shown in the figure (c), and as shown in the figure (a), (a). As shown in b), the drive switch is turned on by the start of the pressure reduction control, and the discharge switch is turned on. As a result, a supply current (injector current) to the injector flows. After a lapse of a predetermined time, the discharge switch is turned off, and thereafter, a substantially constant current supply to the injector is maintained by turning on and off the constant current switch (FIG. 9E). On the other hand, as shown in FIG. 2D, since the voltage of the capacitor is lowered by this discharge, the charge switch is turned on / off again to store the charge voltage in the capacitor (FIG. 2C).
[0006]
Then, when the predetermined time T11 has elapsed, the drive switch is turned off and the current supply to the injector is stopped (FIG. 3A). Since the predetermined time T11 is a time width shorter than the delay time T12 until the injector starts the fuel injection, the fuel injection is not performed, and the control valve removes a part of the fuel in the pressure accumulating pipe M1 from the low pressure of the fuel system. The valve is opened only for the fuel leak introduced to the side. Thereby, the fuel in the pressure accumulation pipe M1 is leaked to the low pressure side without performing the fuel injection (FIGS. (F) and (g)).
[0007]
By intermittently repeating the above-described valve opening control, the fuel pressure in the pressure accumulating pipe M1 is positively reduced, and rapid pressure reduction control is realized as a whole.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2636394 (page 2, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the need for fine control such as minute injection has been increasing, and higher response performance has been demanded as a fuel injection device. The responsiveness is improved by improving the injector side and the drive circuit side thereof, so that the delay time from the start of energization to the start of fuel injection is shortened.
[0010]
For this reason, there occurs a phenomenon that is inconsistent with the technique of improving the pressure reduction performance by using the delay time until the fuel injection as in the fuel injection device described in Patent Document 1 described above. In other words, the improvement of the response performance causes a problem that the pressure reduction performance is contradictoryly reduced.
[0011]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device that can improve the pressure reduction performance while maintaining good fuel injection control response performance in fuel injection control. I do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, a fuel injection device according to claim 1 includes a pressure accumulating pipe for storing high pressure fuel, and a control valve for switching introduction of high pressure fuel from the pressure accumulating pipe into a working chamber or discharge to a low pressure side of a fuel system. An injector for receiving a force in a valve closing direction to a nozzle needle by introducing high-pressure fuel into a working chamber, and receiving a force in a valve-opening direction by discharging high-pressure fuel to a low-pressure side of a fuel system; and an actuator for driving a control valve. And current supply means for controlling supply of a current for driving the actuator by receiving power from a power supply.
[0013]
Fuel is supplied from the fuel pump to the pressure accumulating pipe to control the fuel pressure in the pressure accumulating pipe, and the opening time of the control valve is controlled by the driving time of the control valve based on the supply current, so that the fuel is supplied to the load of the internal combustion engine. If the fuel pressure in the accumulator pipe is higher than the control target pressure while the fuel injection control for injecting at the corresponding pressure is performed, the control valve is driven for a time width shorter than the delay time until the start of fuel injection to accumulate the fuel. This is for performing pressure reduction control for intermittently discharging high-pressure fuel in the pipe to the low-pressure side of the fuel system.
[0014]
In particular, the current supply means supplies the current more slowly in the pressure reduction control than in the case of the fuel injection control, and reduces the valve opening speed of the control valve, so that the delay time becomes longer. Here, the term “slow supply” does not mean giving a particularly large current at the start of the injection control in order to improve the response, as in the case of the fuel injection control. Gently starts to continue supplying at a predetermined current level.
[0015]
According to this configuration, the operation speed of the control valve at the time of the pressure reduction control becomes slower than that at the time of the fuel injection control due to the gradual current supply, so that the delay time until the start of the fuel injection can be lengthened. it can. Therefore, a large amount of high-pressure fuel can be discharged from the accumulator during that time, and the fuel pressure in the accumulator can be rapidly reduced. As a result, even if the control target pressure changes abruptly, the fuel pressure can be quickly reduced to respond quickly.
[0016]
In other words, as opposed to the recent improvement in the responsiveness of the fuel injection control, the responsiveness of the pressure reduction control is intentionally reduced independently of the fuel injection control to secure the pressure reduction performance. Can be. That is, it is possible to improve the pressure reduction performance while maintaining the good response performance of the fuel injection control in the fuel injection control, and to realize the smooth pressure reduction control.
[0017]
As a specific configuration of the current supply means, as described in claim 2, a capacitor for storing an electric charge for supplying a current to the actuator, and a voltage supplied to the capacitor by a power supplied from a power supply until a predetermined high voltage is reached. A charge switch that is turned on and off to charge, a drive switch that is turned on and off to supply or cut off the supply current to the actuator, and an on / off switch to discharge the capacitor and supply the discharge current to the actuator A discharge switch to be turned on and off with the discharge switch turned off to supply or cut off a supply current from a power supply at a predetermined cycle, and to keep the supply current to the actuator at a predetermined level. A switch having a constant current switch and switch control means for controlling ON / OFF of each switch can be considered.
[0018]
In the pressure reduction control, the switch control means controls on / off of the discharge switch and the constant current switch in a state where the drive switch is turned on, so that the delay time is lengthened while the current is gently supplied. .
That is, in such a configuration, the operation of the control valve is delayed by gently supplying the current, and the ON time of the drive switch and the drive time of the control valve are lengthened. Of course, since the drive of the control valve is stopped before the fuel injection, the fuel injection is not started during that time. In other words, since the delay time until the start of fuel injection is lengthened in this way, the high-pressure fuel in the pressure accumulating pipe can be discharged to the low-pressure side of the fuel system for a long time (that is, more), and one pressure reduction control Can greatly reduce the pressure. As a result, the pressure reduction control is performed intermittently, whereby rapid pressure reduction control is performed as a whole, and the pressure reduction performance is improved.
[0019]
More specifically, for example, as described in claim 3, the switch control means turns off the discharge switch and turns on and off the constant current switch at the same time as the start of the pressure reduction control. The delay time may be lengthened while supplying the power slowly. Here, the “OFF state of the discharge switch” may include both the case where the discharge switch is turned off at the start of the pressure reduction control and the case where the discharge switch is turned off before that.
[0020]
In such a configuration, since the discharge switch is in the off state during the pressure reduction control, no current is supplied by discharging the capacitor, and the current is gradually supplied to the predetermined current value by the operation of the constant current switch, and thereafter, the current is supplied for a predetermined time. Level is retained. Thereby, the above-described effects can be exhibited.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, the switch control means controls on / off of the charge switch before the start of the pressure reduction control so that the charge voltage of the capacitor becomes smaller than in the case of the fuel injection control. Accordingly, the supply current may be gradually increased by reducing the current discharged when the discharge switch is turned on during the pressure reduction control, whereby the delay time may be lengthened. With such a configuration, the above-described effects can be exhibited.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, the switch control means controls on / off of the charge switch before the start of the pressure reduction control to store the capacitor, and controls the on state of the discharge switch in the fuel injection control during the pressure reduction control. By controlling the current to be shorter than that in the case of (1), the discharged current may be reduced, so that the current is gradually supplied and the delay time may be increased. With such a configuration, the above-described effects can be exhibited.
[0023]
Alternatively, as set forth in claim 6, the switch control means turns off the charge switch to stop charging of the capacitor before starting the pressure reduction control, and turns on / off the constant current switch simultaneously with the start of the pressure reduction control. Thus, the delay time may be increased while the current is supplied slowly. In this case, the discharge switch may be formally turned on or left off (irrespective of no discharge). With such a configuration, the above-described effects can be exhibited.
[0024]
The function of realizing the above-described switch control means of the fuel injection device in a computer system is provided, for example, as a program started on the computer system side. Such a program can be used, for example, by recording it on a recording medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD, or a hard disk, and loading and activating the computer system as needed. Alternatively, the program may be recorded using a ROM or a backup RAM as a recording medium, and the ROM or the backup RAM may be incorporated in a computer system and used.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings to clarify the embodiments of the present invention.
[First embodiment]
In this embodiment, the fuel injection device of the present invention is configured as a fuel injection device of a multi-cylinder diesel engine. FIG. 1 is a schematic configuration of the fuel injection device, mainly showing an injector and a piping system for one cylinder. FIG.
[0026]
As shown in the figure, a valve body sliding hole 3 and a fuel reservoir 5 are formed in the valve casing 2 of the injector 1, and a nozzle hole 7 communicating with the fuel reservoir 5 is formed at the tip. I have. The large diameter portion 11 of the nozzle needle 9 is slidably fitted in the valve body sliding hole 3. A connecting portion 13 is formed on the upper portion of the large diameter portion 11 of the nozzle needle 9, and a small diameter portion 15 and a valve body 17 are integrally formed on the lower portion. The nozzle hole 7 is opened and closed by the valve body 17.
[0027]
A flange 19, a piston pin 21, and a piston 23 are integrally connected to a distal end of the connection portion 13 of the nozzle needle 9. A spring 27 is provided between the flange 19 and the housing 25 and urges the nozzle needle 9 with a spring force in the valve opening direction.
[0028]
The piston 23 is slidably fitted in a cylinder 29 and forms a working chamber 31 together with the cylinder 29. A plate valve 37 having an orifice 35 is in contact with the high-pressure fuel outlet 33 provided in the upper part of the working chamber 31, and is pressed by a biasing force of a spring body 39 supported on the upper end surface of the piston 23.
[0029]
As a fuel supply configuration of this fuel injection device, a fuel pump 45 for pumping fuel from a fuel tank 41 through a flow path 43 and a fuel supplied from the fuel pump 45 through a flow path 47 are stored and supplied to each injector 1. A pressure storage pipe (common rail) 49 and a three-way solenoid valve 51 for switching the fuel supply direction from the pressure storage pipe 49 to control opening and closing of the injector 1 are provided. , A flow path 55 between the accumulator pipe 49 and the three-way solenoid valve 51, and a flow path 57 between the three-way solenoid valve 51 and the fuel tank 41.
[0030]
As shown in FIG. 2A, the three-way solenoid valve 51 is provided with a first valve body 65 that is slidably fitted in a sliding hole 63 in a valve body 61. The first valve body 65 is seated on the first valve seat 69 by the urging force of the spring 67. When the solenoid 71 (actuator) is excited, the first valve body 65 slides and moves away from the first valve seat 69. Further, a supply hole 73 for supplying high-pressure fuel communicating with the sliding hole 63 is provided, and a discharge hole 75 communicating the sliding hole 63 and the fuel tank 41 and a first valve seat 69 are provided. A first connection hole 77 is formed to communicate with the outlet 33 of the working chamber of the injector 1. On the other hand, a second valve body 81 is slidably fitted in a slide hole 79 formed in the first valve body 65, and a second valve seat 83 on which the second valve body 81 is seated has a pressure. A chamber 85 is formed. The first valve body 65 is provided with a communication hole 87 communicating the pressure chamber 85 and the supply hole 73, and a second connection hole 89 communicating with the pressure chamber 85 via the second valve seat 83. Is formed.
[0031]
The operation of the three-way solenoid valve 51 is such that the first valve body 65 is seated on the first valve seat 69 by the urging force of the spring 67 when the solenoid 71 is not excited, as shown in FIG. The first connection hole 77 and the discharge hole 75 are shut off. Further, the second valve body 81 is separated from the second valve seat 83 by the action force of the pressure of the high-pressure fuel supplied to the pressure chamber 85 through the supply hole 73 and the communication hole 87, and Moved until it hits. As a result, the supply hole 73 communicates with the first connection hole 77 via the communication hole 87, the pressure chamber 85, and the second connection hole 89, so that high-pressure fuel is supplied to the working chamber of the injector 1 and fuel injection is stopped. Is done.
[0032]
When the solenoid 71 is excited, the solenoid 71 raises the first valve body 65 against the urging force of the spring 67, as shown in FIG. Move away from seat 69. The first valve body 65 moves, and the second valve body 81 is seated on the second valve seat 83. Thereby, the supply hole 73 is shut off, the connection hole 77 and the discharge hole 75 are communicated, and fuel is discharged from the working chamber 31 of the injector 1 shown in FIG. As a result, the nozzle needle 9 is moved in the valve opening direction by the high-pressure fuel supplied to the injector 1 via the flow path 53, and fuel injection is performed. That is, the nozzle needle 9 is configured such that the force in the valve opening direction generated by the pressure of the fuel in the fuel storage chamber 5 is the sum of the force in the valve closing direction generated by the pressure of the fuel in the working chamber 31 and the urging force by the spring 27 and the like. When it exceeds, it moves in the valve opening direction.
[0033]
In the present embodiment, since the movement of the fuel is restricted by the orifice 35, when executing the normal fuel injection control, the force in the valve opening direction is changed from the force in the valve closing direction after switching the three-way solenoid valve 51. A delay time (T2) is required before the nozzle needle 9 starts moving upward. Further, the subsequent moving speed of the nozzle needle 9 also depends on the moving speed of the fuel from the working chamber 31 of the injector 1 shown in FIG.
[0034]
Next, a description will be given of a flow path for communicating or blocking the pressure accumulation pipe 49 of the fuel injection device and the low pressure side of the fuel system. The three-way solenoid valve 51 is switched between the two positions shown in FIGS. 2A and 2B in accordance with the excitation of the solenoid 71 as described above. At this time, as shown in FIG. 9C, the supply hole 73 on the pressure accumulation pipe side is connected to the low pressure side of the fuel system for a significant time via the communication hole 87, the second connection hole 89, and the first connection hole 77. And the discharge hole 75 on the side of the fuel tank 41. Then, at this significant time, the fuel in the pressure accumulation pipe 49 is discharged to the fuel tank 41, and the fuel pressure is reduced.
[0035]
As described above, the fuel injection device according to the present embodiment is provided with the pump control device 95 for the fuel pump 45 and the pressure accumulation pipe 49 as the control mechanism of the injector 1 and the fuel supply mechanism. , And an electronic control unit (hereinafter, referred to as “ECU”) 99 as switch control means.
[0036]
As shown in FIG. 3, the ECU 99 is configured as a logical operation circuit by a well-known CPU 101, ROM 103, RAM 105, etc., and outputs the pressure sensor 97, the accelerator operation amount detection sensor 107, the crankshaft rotation position detection sensor 109, the crankshaft, and the like. An input port 113 for inputting an output of the rotation speed detection sensor 111 and the like, and an output port 115 for outputting a control signal to the three-way solenoid valve 51, the pump control device 95 and the like are provided. The ECU 99 calculates the valve opening time of the injector 1 and the control target pressure of the fuel from the output of each sensor according to a predetermined program, and controls the three-way solenoid valve 51 and the pump control device 95 based on the calculation results. Thereby, suitable fuel injection amount control is realized.
[0037]
Next, a drive circuit provided in the ECU 99 for driving the injector 1 will be described based on the schematic diagram of FIG.
As shown in the drawing, the drive circuit supplies a current to the solenoid 71 to operate a solenoid 71 (actuator) that drives the three-way solenoid valve 51 (control valve) by receiving power from a power supply. 201, a charge switch 203 that is turned on and off to charge the capacitor 201 to a predetermined high voltage with power supplied from a power supply (+ B), and a supply current to the solenoid 71. A drive switch 205 that is turned on and off to energize or cut off, a discharge switch 207 that is turned on to discharge the capacitor 201 and supply the discharge current to the solenoid 71, and a state where the discharge switch 207 is turned off The supply current from the power supply (+ B) is turned on / off at a predetermined cycle, and the supply current to the solenoid 71 is reduced. Constant and the constant current switch 208 is turned on and off to hold is provided by controlling on and off these switches are subjected to drive control of the injector 1.
[0038]
That is, the current supplied from the power supply (+ B) is stored in the capacitor 201 while the diode 206 prevents the reverse current. At this time, while the accumulated voltage is monitored by the voltage monitor 202 and the charge switch 203 is turned on / off by the oscillation circuit 204 (IC or the like), the charge voltage is set to a predetermined charge voltage.
[0039]
When the discharge switch 207 is turned on with the drive switch 205 turned on, the discharge current from the capacitor 201 is supplied to the solenoid 71 of the injector 1. Thereafter, in order to maintain the supplied current at a predetermined level, the constant current switch 208 is turned on / off for a predetermined period, and a stable current is supplied from the power supply.
[0040]
Next, fuel injection control (particularly, normal control without pressure reduction control) by the fuel injection device of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the timing chart of FIG.
First, before starting the fuel injection control, the charge switch 203 is turned on / off as described above to store a charge voltage in the capacitor 201. Then, when the fuel injection control is started based on a command from the ECU 99, the drive switch 205 is turned on and the discharge switch 207 is turned on (FIGS. 9A and 9B). Thus, power is supplied to the injector 1 (solenoid 71). After a lapse of a certain time, the discharge switch 207 is turned off, and thereafter, a substantially constant current supply to the injector 1 is maintained by turning on and off the constant current switch 208 (FIG. 3C).
[0041]
Then, after the elapse of the predetermined delay time T2, the fuel injection is started ((d) in the figure). Then, after the predetermined fuel injection is performed, the drive switch 205 is turned off, the supply of the injector current is stopped, and the fuel injection is stopped. During a significant time from when the drive switch 205 is turned on to when fuel injection is started, the fuel in the accumulator pipe 49 leaks to the fuel tank 41, so that the fuel pressure is reduced by a predetermined amount (FIG. 9E). ).
[0042]
Next, a method for controlling the pressure reduction of the fuel pressure by the fuel injection device of the present embodiment will be described based on the timing chart of FIG. In FIG. 12, the conventional pressure reduction control of FIG. 12 is also indicated by a dotted line in order to easily understand the difference from the conventional pressure reduction control.
[0043]
As shown in FIG. 6, when the pressure reduction control is started, the drive switch 205 is turned on and the constant current switch 208 is turned on at a predetermined cycle, thereby supplying the current at the constant level to the injector 1 (solenoid 71). I do. That is, as shown in FIG. 3B, in this embodiment, no current is supplied by discharging the capacitor 201.
[0044]
Therefore, as shown in FIG. 2E, the injector current rises slowly, and therefore, the delay time T21 until the start of fuel injection becomes longer than the conventional delay time T2. As a result, the valve opening state of FIG. 2C in which a part of the fuel in the pressure accumulating pipe 49 leaks to the low pressure side of the fuel system becomes longer, and as shown in FIG. Increase. As a result, the fuel pressure in the pressure accumulating pipe 49 can be significantly reduced in a single pressure reduction control than in the past, and the pressure reduction performance as a fuel injection device can be improved.
[0045]
In FIG. 6C, for the next fuel injection control, the charge switch 203 is turned on and off before the pressure reduction control to store the charge voltage in the capacitor 201. However, this charging process may be performed before the fuel injection control, and need not necessarily be performed at the timing shown in FIG.
[0046]
As described above, according to the pressure reduction control of the fuel injection device of the present embodiment, the fuel pressure can be greatly reduced by one pressure reduction operation. Then, the intermittent repetition of the pressure reduction control can shorten the time required to reduce the pressure to a predetermined fuel pressure as the whole pressure reduction control. As a result, it is possible to cope with a case where a sudden pressure reduction is required.
[0047]
For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, the case where the accelerator operation amount changes from 100 [%] to 0 [%] at time t1 and the control target pressure Pb (broken line) of the fuel greatly decreases. Suppose. In this case, in the present embodiment, as shown by the solid line in FIG. 9C, the operation speed of the three-way solenoid valve 51 per one pressure reduction control is delayed as compared with the conventional case, and the switching timing of the three-way solenoid valve 51 becomes the conventional ( (Dotted line). As a result, the time for discharging the high-pressure fuel in the pressure accumulating pipe 49 to the low-pressure side of the fuel system becomes longer, and the fuel pressure Pa decreases more rapidly than in the conventional case (dotted line) as shown by the solid line in FIG. . In particular, as shown in FIG. 4B, when the accelerator is released at time t1 and then depressed again at time t2, the time interval between time t1 and time t2 is further shortened as compared to FIG. Even in such a case, the pressure reduction control of the present embodiment can promptly respond to this.
[0048]
According to the pressure reduction control of the present embodiment, a large pressure reduction can be performed by one pressure reduction operation, so that a quicker control than the conventional pressure reduction control can be realized as a whole.
[Second embodiment]
In the present embodiment, in the pressure reduction control of the fuel pressure by the fuel injection device, the charge voltage of the capacitor 201 is set low, and the delay time until fuel injection is lengthened. FIG. 8 is a timing chart illustrating the pressure reduction control of the present embodiment. In this figure, the conventional pressure reduction control of FIG. 12 is also indicated by a dotted line in order to easily understand the difference from the conventional pressure reduction control. Note that the configuration of the fuel injection device according to the present embodiment, the operation during fuel injection, and the like are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0049]
As shown in FIG. 8, first, before starting the pressure reduction control, the charge switch 203 is turned on / off to store a charge voltage in the capacitor 201 (FIG. 8C).
At this time, the charge voltage is set to be smaller by a predetermined amount than the charge amount during the injection control (that is, the conventional charge amount). Therefore, as shown in FIG. 2D, the voltage stored in the capacitor 201 is smaller than in the conventional case.
[0050]
Then, when the pressure reduction control is started based on a command from the ECU 99, the drive switch 205 is turned on and the discharge switch 207 is turned on (FIGS. 9A and 9B). After a lapse of a certain time, the discharge switch 207 is turned off, and thereafter, a substantially constant current supply is maintained to the injector 1 by turning on and off the constant current switch 208 (FIG. 3C. Thereby, the injector 1 (solenoid 71)). Is supplied to the power supply.
[0051]
As described above, since the discharge current is reduced by reducing the accumulated voltage of the capacitor 201 performed during the pressure reduction control, the injector current rises slowly as shown in FIG. The delay time T22 before the start of injection becomes longer than the conventional delay time T2. As a result, it takes more time to drive the control valve than in the past, and the valve opening state of FIG. 2C, in which a part of the fuel in the pressure accumulation pipe 49 leaks to the low pressure side of the fuel system, becomes longer. As shown in (g), the amount of fuel leak is larger than before. As a result, the fuel pressure in the pressure accumulating pipe 49 can be significantly reduced in a single pressure reduction control than in the past, and the pressure reduction performance as a fuel injection device can be improved.
[0052]
As described above, even by the pressure reduction control of the fuel injection device of the present embodiment, the fuel pressure can be greatly reduced by one pressure reduction operation. Then, the intermittent repetition of the pressure reduction control can shorten the time required to reduce the pressure to a predetermined fuel pressure as the whole pressure reduction control. As a result, it is possible to cope with a case where a sudden pressure reduction is required.
[Third embodiment]
In the present embodiment, in the fuel pressure reduction control by the fuel injection device, the discharge time of the capacitor 201 is shortened, and the delay time until the fuel injection is increased. FIG. 9 is a timing chart illustrating the pressure reduction control of the present embodiment. In this figure, the conventional pressure reduction control of FIG. 12 is also indicated by a dotted line in order to easily understand the difference from the conventional pressure reduction control. Note that the configuration of the fuel injection device according to the present embodiment, the operation during fuel injection, and the like are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0053]
As shown in FIG. 9, before the pressure reduction control is started, the charge switch 203 is turned on and off in the same manner as in the conventional case to store the charge voltage in the capacitor 201 (FIG. 9c).
Then, when the pressure reduction control is started based on a command from the ECU 99, the drive switch 205 is turned on and the discharge switch 207 is turned on (FIGS. 9A and 9B).
[0054]
Then, the discharge switch 207 is turned off after a certain period of time, which is shorter than the case of the fuel injection control (conventional case), and thereafter, a substantially constant current supply to the injector 1 is maintained by turning on / off the constant current switch 208. ((E) in the figure). Thus, power is supplied to the injector 1 (solenoid 71).
[0055]
As described above, since the time for turning on the discharge switch 207 after turning on the drive switch 205 is shortened, the injector current rises gently, as a result, as shown in FIG. The delay time T23 becomes longer than the conventional delay time T2. As a result, it takes a longer time to drive the control valve than in the past, and the valve opening state of FIG. As shown in (g), the amount of fuel leak is larger than before. As a result, the fuel pressure in the pressure accumulating pipe 49 can be significantly reduced in a single pressure reduction control than in the past, and the pressure reduction performance as a fuel injection device can be improved.
[0056]
As described above, even by the pressure reduction control of the fuel injection device of the present embodiment, the fuel pressure can be greatly reduced by one pressure reduction operation. Then, the intermittent repetition of the pressure reduction control can shorten the time required to reduce the pressure to a predetermined fuel pressure as the whole pressure reduction control. As a result, even when abrupt pressure reduction is required, smooth pressure reduction control corresponding to the sudden pressure reduction can be realized.
[Fourth embodiment]
In the present embodiment, the delay time until the fuel injection is increased by eliminating the charging process of the capacitor 201 in the fuel pressure reduction control by the fuel injection device. FIG. 10 is a timing chart illustrating the pressure reduction control of the present embodiment. In this figure, the conventional pressure reduction control of FIG. 12 is also indicated by a dotted line in order to easily understand the difference from the conventional pressure reduction control. Note that the configuration of the fuel injection device according to the present embodiment, the operation during fuel injection, and the like are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0057]
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, before the pressure reduction control is started, the charge switch 203 is not charged in the capacitor 201 by the ON / OFF operation (FIG. 10C).
When the pressure reduction control is started based on a command from the ECU 99, the drive switch 205 is turned on, and the discharge switch 207 and the constant current switch 208 are turned on (FIGS. 9A and 9B). When the constant current switch 208 is turned on and the injector current reaches a predetermined value, a substantially constant current supply to the injector 1 is maintained by turning on and off the constant current switch 208 (FIG. 4E). Thus, power is supplied to the injector 1 (solenoid 71).
[0058]
As described above, since the capacitor 201 is not charged during the pressure reduction control, and the injector current is supplied only by the constant current switch 208, the injector current rises slowly as shown in FIG. The delay time T24 before the start of fuel injection becomes longer than the conventional delay time T2. As a result, it takes more time to drive the control valve than in the past, and the valve opening state of FIG. 2C, in which a part of the fuel in the pressure accumulation pipe 49 leaks to the low pressure side of the fuel system, becomes longer. As shown in (g), the amount of fuel leak is larger than before. As a result, the fuel pressure in the pressure accumulating pipe 49 can be significantly reduced in a single pressure reduction control than in the past, and the pressure reduction performance as a fuel injection device can be improved.
[0059]
As described above, even by the pressure reduction control of the fuel injection device of the present embodiment, the fuel pressure can be greatly reduced by one pressure reduction operation. Then, the intermittent repetition of the pressure reduction control can shorten the time required to reduce the pressure to a predetermined fuel pressure as the whole pressure reduction control. As a result, it is possible to cope with a case where a sudden pressure reduction is required.
[0060]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, but may take various forms within the technical scope of the present invention. Nor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of the fuel injection device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a control device that controls the fuel injection device according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a control circuit according to the first embodiment.
FIG. 5 is a timing chart showing the fuel injection control of the first embodiment.
FIG. 6 is a timing chart illustrating pressure reduction control according to the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an effect of the first embodiment.
FIG. 8 is a timing chart showing the pressure reduction control of the second embodiment.
FIG. 9 is a timing chart illustrating pressure reduction control according to a third embodiment.
FIG. 10 is a timing chart illustrating pressure reduction control according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the configuration and operation of a conventional fuel injection device.
FIG. 12 is a timing chart showing conventional pressure reduction control.
[Explanation of symbols]
1 ... injector, 9 ... nozzle needle, 31 ... working chamber,
41: fuel tank, 45: fuel pump, 49: accumulator pipe,
51 ... three-way solenoid valve, 71 ... solenoid, 201 ... capacitor,
203: charge switch, 205: drive switch,
207: discharge switch, 208: constant current switch

Claims

高圧燃料を蓄える蓄圧配管と、
前記蓄圧配管からの高圧燃料の作動室への導入，又は燃料系の低圧側への排出を切り換える制御弁を有し、該高圧燃料の前記作動室への導入によりノズルニードルに閉弁方向の力を、該高圧燃料の前記燃料系の低圧側への排出により開弁方向の力を受けるインジェクタと、
前記制御弁を駆動するアクチュエータと、
電源からの電力を受けて、前記アクチュエータを駆動させるための電流を供給する電流供給手段と、
を備え、前記蓄圧配管に燃料ポンプから燃料を供給して前記蓄圧配管内の燃料圧を制御すると共に、前記供給電流による前記制御弁の駆動時間によりその開弁時間を制御して、燃料を内燃機関の負荷に応じた圧力で噴射する燃料噴射制御を行う一方、前記蓄圧配管内の燃料圧が制御目標圧より大きい場合、燃料噴射の開始に至るまでの遅延時間未満の時間幅で前記制御弁を駆動して、前記蓄圧配管内の前記高圧燃料を前記燃料系の低圧側に断続的に排出させる減圧制御を行う燃料噴射装置において、
前記電流供給手段は、前記減圧制御において、前記燃料噴射制御の場合よりも前記電流を緩やかに供給して、前記制御弁の開弁速度を低下させることにより、前記遅延時間が長くなるようにすることを特徴とする燃料噴射装置。A pressure accumulation pipe for storing high-pressure fuel,
A control valve for switching the introduction of high-pressure fuel from the pressure accumulation pipe into the working chamber or the discharge to the low-pressure side of the fuel system; An injector that receives a force in a valve opening direction by discharging the high-pressure fuel to a low-pressure side of the fuel system;
An actuator for driving the control valve;
Current supply means for receiving a power from a power supply and supplying a current for driving the actuator,
And supplying fuel from a fuel pump to the pressure accumulating pipe to control the fuel pressure in the pressure accumulating pipe, and controlling a valve opening time of the control valve by a driving time of the control current by the supply current, so that the fuel is While performing fuel injection control for injecting at a pressure corresponding to the load of the engine, if the fuel pressure in the pressure accumulation pipe is higher than the control target pressure, the control valve has a time width less than a delay time until the start of fuel injection. A fuel injection device that performs pressure reduction control for intermittently discharging the high-pressure fuel in the pressure accumulation pipe to the low-pressure side of the fuel system.
The current supply means makes the delay time longer in the pressure reduction control by supplying the current more slowly than in the fuel injection control to reduce the valve opening speed of the control valve. A fuel injection device characterized by the above-mentioned.

前記電流供給手段は、
前記アクチュエータに前記電流を供給するために電荷を蓄えるコンデンサと、
電源からの供給電力により前記コンデンサを所定の電圧になるまで電圧チャージするためにオン・オフされるチャージスイッチと、
前記アクチュエータへの供給電流を通電又は遮断するためにオン・オフされる駆動スイッチと、
前記コンデンサを放電させて前記アクチュエータにその放電電流を供給するためにオンされる放電スイッチと、
前記放電スイッチがオフされた状態で、電源からの供給電流を所定の周期で通電又は遮断し、前記アクチュエータへの供給電流を予め定める所定レベルに保持するためにオン・オフされる定電流スイッチと、
前記各スイッチをオン・オフ制御するスイッチ制御手段と、
を備え、
前記スイッチ制御手段が、前記減圧制御において、前記駆動スイッチをオンにした状態で、前記放電スイッチ及び前記定電流スイッチをオン・オフ制御することにより、前記電流を緩やかに供給しつつ、前記遅延時間を長くすることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。The current supply means,
A capacitor for storing a charge to supply the current to the actuator;
A charge switch that is turned on and off to charge the capacitor to a predetermined voltage with power supplied from a power supply;
A drive switch that is turned on and off to supply or cut off a supply current to the actuator,
A discharge switch that is turned on to discharge the capacitor and supply the discharge current to the actuator;
In the state where the discharge switch is turned off, a constant current switch that is turned on / off to supply or cut off a supply current from a power supply at a predetermined cycle and maintain a supply current to the actuator at a predetermined level. ,
Switch control means for controlling on / off of each switch;
With
The switch control means controls the discharge switch and the constant current switch to be on and off while the drive switch is turned on in the pressure reduction control, so that the current is gradually supplied while the delay time is reduced. 2. The fuel injection device according to claim 1, wherein the length of the fuel injection is increased.

前記スイッチ制御手段は、
減圧制御開始と同時に、前記放電スイッチをオフ状態にする一方、前記定電流スイッチをオン・オフすることにより、前記電流を緩やかに供給しつつ、前記遅延時間を長くすることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装置。The switch control means,
At the same time as the start of the pressure reduction control, the discharge switch is turned off, and the constant current switch is turned on and off, so that the current is gradually supplied and the delay time is lengthened. 3. The fuel injection device according to 2.

前記スイッチ制御手段は、
減圧制御開始前に前記チャージスイッチをオン・オフ制御して、前記コンデンサのチャージ電圧が前記燃料噴射制御の場合よりも小さくなるようにすることにより、減圧制御時に前記放電スイッチのオンにより放電される電流を小さくすることで供給電流を緩やかに立ち上げ、それにより、前記遅延時間を長くすることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装置。The switch control means,
Before the pressure reduction control is started, the charge switch is turned on / off so that the charge voltage of the capacitor is lower than that in the case of the fuel injection control, so that the discharge switch is turned on during the pressure reduction control. 3. The fuel injection device according to claim 2, wherein the supply current gradually rises by reducing the current, thereby increasing the delay time.

前記スイッチ制御手段は、
減圧制御開始前に前記チャージスイッチをオン・オフ制御して、前記コンデンサを蓄電する一方、減圧制御時に前記放電スイッチのオン状態を前記燃料噴射制御の場合よりも短くなるように制御することにより、放電される電流を小さくすることで前記電流を緩やかに供給しつつ、前記遅延時間を長くすることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装置。The switch control means,
By performing on / off control of the charge switch before the start of pressure reduction control and storing the capacitor, by controlling the on state of the discharge switch to be shorter than in the case of the fuel injection control during pressure reduction control, 3. The fuel injection device according to claim 2, wherein the delay time is lengthened while the discharged current is reduced to supply the current slowly.

前記スイッチ制御手段は、
減圧制御開始前に前記チャージスイッチをオフ状態にし、前記コンデンサの蓄電を停止する一方、減圧制御開始と同時に前記定電流スイッチをオン・オフすることにより、前記電流を緩やかに供給しつつ、前記遅延時間を長くすることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射装置。The switch control means,
The charge switch is turned off before the start of the pressure reduction control, and the storage of the capacitor is stopped, while the constant current switch is turned on and off simultaneously with the start of the pressure reduction control, so that the current is gradually supplied, 3. The fuel injection device according to claim 2, wherein the time is lengthened.

請求項２〜６のいずれかに記載の燃料噴射装置の前記スイッチ制御手段としてコンピュータシステムを機能させるプログラム。A program that causes a computer system to function as the switch control unit of the fuel injection device according to claim 2.